汽车行业解决方案
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前言
| 随着电动汽车(EV)和工业设备的高性能化,电机需要能够在长 时间高负荷状态下持续稳定运行而不损坏。为保证产品的可靠性,在 接近实际使用情况的条件下进行耐久试验至关重要。然而,影响电机 的因素多种多样,如负荷变动、温度上升、电气应力等,准确地从这 些指标中捕捉劣化征兆是重大课题。 | ![]() |
电机耐久试验中的问题
・难以观察电气变化(瞬时变动、谐波和效率降低)
・无法看到电机绕组和外壳、周边设备的温度变动与电气特性的相关性
・缺乏长时间同步持续采集数据的系统
推荐的解决方案
通过组合使用日置(HIOKI)的高精度功率分析仪和温度测量用数据采集仪,可以用简单的配置实施电机耐久试验。

使用数据采集仪 LR8450 测量周边设备和元器件的温度,使用功率分析仪 PW8001 或 PW4001 测量逆变器和电机的参数。
此时,功率分析仪 PW8001 和 PW4001 搭载有 CAN 输出功能,因此可通过 CAN 将测量的参数汇集到数据采集仪 LR8450*1,实现同步测量。此外,如果逆变器仿真器具有 CAN 输出功能,则控制信号也可由 LR8450 进行监控。通过长 时间稳定记录功率和温度的变化,可以快速检测电机的劣化征兆。
*1:使用 LR8450 的选件 CAN 单元 U8555。最快可进行 10 ms 的 CAN 数据采集。
本解决方案的优势
1. 高精度连续监控电机的电气应力
电压和电流的平衡变化
效率的微小变动
谐波成分的变化
2. 精确记录温度变化
电机绕组温度
外壳温度
轴承和冷却水等周边设备的温度
3. 电气数据与温度数据的相关分析
・使用数据采集仪的触发功能进行事件记录
・通过 CSV 进行数据整合分析
实测案例

使用设备清单
| 设备名称 | 数量 | 品名 |
| LR8450 | ×1 | 数据采集仪 |
| U8551 | ×1 | 通用单元 |
| 带屏蔽热电偶 | ×5 | — |
| U8555 | ×1 | CAN 单元 |
| CAN 线缆 | ×1 | — |
| PW8001-13 | ×1 | 功率分析仪 |
| U7005 | ×4 | 15MS/S 输入单元 |
| CT6904A | ×4 | AC/DC电流传感器 |
DUT(被测设备)信息
| 项目 | 内容 |
| 试验电机 | Fuji Electric Co., Ltd. GNF2117A |
| 逆变器 | Myway Plus Inc. MWINV-5044-SIC SiC Vector Control |
测量条件
电机 1000 rpm 恒定转速
SiC 逆变器开关频率 10 kHz
数据更新率 10 ms
连续运行时长约 2 小时(简易试验)
PW8001 的测量参数通过 CAN 总线输出,并由 LR8450 进行数据汇总采集
温度测量要点
逆变器附近会因高频开关产生噪声。受该噪声影响,温度测量值容易变得不稳定,因此需要对温度传感器(热电偶) 采取屏蔽措施,在主机进行滤波设置等噪声对策。
![]() | 本次使用带屏蔽的热电偶进行温度测量。通过将屏蔽连接到电机底盘 来强化 GND。 | |
| 带屏蔽热电偶套装 |
此外,在 LR8450 主机中将 U8551 单元的数据更新间隔设置为 1 秒,并启用数字滤波器,以衰减 60 Hz 以上的高频 成分噪声。
LR8450 滤波设置
Power supply frequency filter setting | Wire break detection setting | Data refresh interval | |||||||||
10 ms | 20 ms | 50 ms | 100 ms | 200 ms | 500 ms | 1 s | 2 s | 5 s | 10 s | ||
| 60Hz | Off | 20.8k | 6.94k | 2.98k | 2.37k | 739 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| On | - | 20.8k | 6.94k | 2.98k | 2.37k | 739 | 60 | 60 | 60 | 60 | |
| 50Hz | Off | 20.8k | 6.94k | 2.98k | 2.37k | 739 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| On | - | 20.8k | 6.94k | 2.98k | 2.37k | 739 | 50 | 50 | 50 | 50 | |
-:设置不可用
单位:Hz
逆变器测量的要点
| 逆变器输出功率具有高频率、低功率因数的特性,因此需要能够精确测量开关频率及其谐波成分的功率分析仪和电流 传感器。本次测量对象为 SiC 逆变器,推荐使用在带宽性能和相位 特性方面表现更优的 PW8001 与 CT6904A 组合。 | ![]() | |
| 具体请参考应用案例 :高端功率分析仪对 SiC 逆变器实际测 量结果的比较(链接 :https://www.hioki.cn/solution/info_508. html) |
判定条件示例
1. 稳定运行时电机转速为 1000 rpm±50 rpm
2. 电机各测量点的温度不超过 50° C
3. 稳定运行时各效率变动在 ±5% 以内
4. 其他,未观察到急剧的扭矩变动或电机功率变动
测量结果
使用 GENNECT Space 分析了数据采集仪记录的数据。

耐久试验期间,除了使用普通摄像机记录电机行为外,还使用热成像相机记录温度分布。GENNECT Space 可以将这 些影像与转速、扭矩、效率、温度等测量数据在时间轴上同步保存。
万一在长时间试验中发生异响、冒烟、烧损等异常情况,也可以将影像和数值对照,准确回顾“那一瞬间发生了什么”。 可以在统一时刻下以定量化数据的形式,记录仅凭数值变化无法看到的行为,以及仅凭影像无法解释的负载状态。
由此,耐久试验不再仅仅停留在合格与否的判定,而是进化为能够将异常发生的征兆、进展、结果作为一贯证据留存 下来的评估方式。
总结
组合使用 HIOKI 的功率分析仪和数据采集仪,可以高精度且同时追踪电机的电气应力和温度变化,构建一个能够可 靠捕捉劣化征兆的简洁试验环境。
有关产品的更多信息,请查看 HIOKI 官网的产品页面。
样机试用及应用咨询,请拨打 400-920-6010 联系我们。